基于网格水滴的汇流模拟计算方法

为探究网格水滴汇流方法的预报精度及物理性质,并验证其在缺资料或无资料地区的适用性,以蓄满产流为原理,结合网格新安江模型进行产流计算,构建了基于网格水滴的汇流模型。以湿润地区屯溪及其嵌套子流域和半湿润地区东湾及其嵌子套流域为研究对象,假设嵌套子流域为缺资料地区,在不重新率定参数情况下对屯溪和东湾内部嵌套子流域进行模拟验证。结果表明：相同流域内,基于网格水滴的汇流模型综合模拟精度随着子流域面积减小而降低;模型在屯溪流域模拟精度达到甲级,其嵌套子流域模拟精度基本满足需求;在东湾流域模拟精度达到乙级,其嵌套子流域模拟精度除洪峰合格率外均达丙级;模拟结果验证了网格水滴汇流模型在缺资料流域的适用性。     

优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法

降雨是驱动水文模型进行洪水预报的重要输入数据,降雨资料短缺给洪水预报工作带来极大挑战．引入边缘雨量站降雨数据,基于随机优选方法,构建优选雨量站权重改进降雨输入的新安江模型,对资料短缺流域进行洪水预测,并在石灰窑以上流域进行试验研究．与泰森多边形权重相比,优选权重改进降雨输入的产流预报精度有显著提高,率定期、验证期产流合格率分别从60%、40%提高至100%、60%,汇流预报精度略有提升;改进降雨输入后的新安江模型的优选参数更符合流域产汇流特征,提升了模型参数的合理性．所提优选雨量站权重改进降雨输入的洪水预报方法,对类似降雨资料短缺流域洪水预报具有重要的参考价值．     

基于Holtan产流的分布式水文模型

基于GIS与DEM技术,构建基于Holtan产流的分布式水文模型(Grid-Holtan模型)。模型以栅格为计算单元,栅格产流采用基于Holtan下渗方法的超渗产流计算,坡面汇流和河道汇流均采用逐栅格的一维扩散波水流演算模型模拟。将Grid-Holtan模型、陕北模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域。结果表明,Grid-Holtan模型、陕北模型的模拟效果好于新安江模型,GridHoltan模型洪峰模拟效果更好。     

喀斯特流域地貌产流机制与产流特征

本文运用喀斯特流域水文地貌系统的观点［３］，把喀斯特地貌形态特征作为影响流域产流机制的重要因素之一，较深入地探讨了流域地貌产流机制、产流模式、产流面积及其产流特征之间的关系。最后，利用喀斯特流域径流试验场实测水文资料，验证了文献［１２］提出的喀斯特流域地貌产流模型在实际应用中的可行性，为无实测水文资料的中小喀斯特流域的产流量预报开辟了一条新的途径。     

改进的神经网络模型在水文模拟中的应用

将BP神经网络与K-最近邻(KNN)算法耦合起来,建立BK(BP-KNN)模型,该模型以前期模拟流量和相应影响要素作为BP神经网络的输入,出口断面流量作为网络输出,对产汇流过程进行模拟;采用K-最近邻算法,基于历史样本的模拟误差和相应影响要素对网络输出进行修正,实现了非实时校正模式下的连续模拟。根据BK模型的计算流程将其参数分为3个层次,各层次分别使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行参数优选,提高了模拟精度、优化效率和网络泛化能力。分别将新安江模型的产流、产流分水源计算模块与BK模型相耦合,建立 XBK (Xinanjiang runoff production-BK) 和 XSBK (Xinanjiang runoff production and separation-BK)模型,在呈村等3个不同类型的流域应用新安江模型、BK模型、XBK模型和XSBK模型进行模拟精度比较,结果表明改进的模型模拟精度更高,较好地解决了神经网络模型在水文模拟中存在的问题。     

流溪河模型I：原理与方法

 提出了一个流域洪水预报的分布式物理水文模型——流溪河模型。模型分成流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求5个模块。流域划分模块将一个研究流域沿水平方向划分成一系列的单元,沿垂直方向划分成植被覆盖层、地表层和地下层;蒸散发计算模块根据单元流域上的降雨量及土壤前期湿润指标,计算确定各个单元流域上的蒸散发量;产流计算模块根据单元流域上的降雨量、蒸散发量,计算确定各个单元流域上的产流量,并划分成地表径流、壤中流和地下径流。地表径流根据蓄满产流模式计算,壤中流则根据Campbell公式计算;汇流计算模块将地表径流汇流分成边坡汇流、河道汇流和水库汇流三种类型,对各单元流域上产生的径流量进行逐单元的汇流计算;参数推求模块将模型参数分成不可调参数和可调参数,对不可调参数根据DEM直接计算,对可调参数提出一个逐步迭代求精的过程对参数进行调整。流溪河模型还提出了一整套基于DEM及遥感影像对流域进行单元划分及对河道单元断面尺寸进行估算的方法,解决了目前在大部分流域不能应用分布式物理水文模型的难题。     

缺乏水文资料流域汇流模型的地貌学识别

本文通过对流域河网地貌规律以及流域汇流与流域地貌特征关系的研究，提出了流域汇流模型的地貌学识别方法，以解决缺乏水文资料流域的汇流计算问题。     

基于栅格的分布式超渗产流水文模型构建及比较

利用具有物理机制的Green-Ampt下渗方法并考虑降雨间歇土壤含水量再分配计算栅格内产流;同时考虑河道排水网络的水量交换,采用逐栅格的Muskingum-Cunge演算法进行汇流,构建了基于栅格的分布式超渗产流水文模型(Grid-GA模型).同时还建立了基于子流域的Green-Ampt水文模型、以及增加超渗产流机制的新安江模型.将这3个模型以及新安江模型应用于半湿润的沂河高里流域,结果表明,4个水文模型均能很好地进行水文过程的模拟,证明所构建的模型结构合理.     

新安江模型与垂向混合产流模型的比较

从实时洪水预报模型通用性角度出发，对新安江模型与垂向混合产流模型进行比较研究．选用青峰岭水库流域、危水水库流域资料分别采用这两个模型进行模拟计算．计算结果表明，在湿润地区，新安江模型和垂向混合产流模型都能取得好的成果；在半干旱地区，新安江模型应用效果不太理想，垂向混合产流模型能取得比较令人满意的结果．     

喀斯特峰丛洼地(谷地)流域产汇流特性分析

本文首先从地貌形态结构对喀斯特峰丛洼地(谷地)流域的产流及汇流机制进行了研究,然后结合喀斯特流域结构的水文特点,提出了喀斯特峰丛洼地(谷地)流域的产流量计算模式和地貌水文汇流模型。     

新安江-海河模型的构建与应用

为研究海河流域下垫面变化对洪水的影响,对新安江模型进行修订,得到新安江-海河模型。选择海河6个典型流域作为研究对象,分别用新安江模型与新安江-海河模型进行产汇流模拟计算,结果表明:洪水分年代、分量级模拟精度较高,但此时新安江模型参数取值不合理,SM值偏大;新安江-海河模型与新安江模型精度相当或稍有提高,参数取值更加合理。     

不同水文模型在Broken流域的比较研究

流域水文模型对流域产汇流计算、洪水分析与预报以及水资源优化配置与调度等具有重大意义.本文选用三种比较常见的流域水文模型,介绍了各模型的结构、计算过程、应用范围等;随后将三个模型运用在澳大利亚Broken流域并且利用1966-1995年的日降雨、径流和蒸散发数据进行降雨产流分析.结果表明:Nash-Sutcliffe 的效率系数均达到了80%以上,径流总量相对误差系数RE对于萨克拉门托模型和SIMHYD模型均在10%以内,而Tank模型的检验期超出了10%.通过对三个模型运用结果的分析和比较,SIMHYD模型是适合于该流域的最理想的流域水文模型.     

基于水文模型的缺资料流域设计洪水计算

从流域降雨径流物理机制出发，选取不同水文气象分区的4个缺资料小流域，基于暴雨衰减公式进行设计降雨过程计算，结合流域下垫面特征推求模型参数，构建流域水文模型实现设计洪水计算，并将水文模型法计算结果与推理公式法进行比较。结果表明：水文模型法得到的设计洪水与推理公式法相似(洪峰、洪量相对误差均不超过30%);水文模型法考虑了土壤下渗能力随着降雨过程的变化情况和流域内各点汇流过程的不确定性；水文模型参数的时空分布不均匀性更加符合流域实际的产汇流规律，提升了复杂情况下设计洪水计算的可靠性。     

分布式冰雪融水雨水混合水文模型

在以冰雪融水雨水混合补给为主的流域中，产流空间分布的不均匀性十分突出。为此，建议一种基于数字高程模型（DEM）和地理信息系统（GIS）的网格式空间分布水文模型。该模型可在分别考虑不同网格的热量和水分状态的基础上计算产流和汇流，并在乌鲁木齐河山区流域上得到应用，取得了良好效果。     

流域数字水文模型研究

探讨了数字水文模型的基本内涵和基本框架，首先利用数字高程数据自动提取流域水系，构建数字高程流域水系模型，主要包括数字高程模型中凹陷区域的识别和处理，平坦部位水流流向设定，子流域集水单元勾划，河网生成，河网与子流域编码及网结构拓扑关系的建立；然后在每一集水单元上建立数字产流模，再根据河网结构扼扑关系建立了数字河网汇流模型，从而形成数字水文模型，通过淮河流域能量与水分循环试验强化观测资料的检验，结果表     

基于新安江水文模型的东江流域枯水径流模拟

为了探讨新安江流域水文模型模拟流域枯水径流的可行性及精度,采用该模型对东江流域中的4个子流域进行日径流过程模拟.在采用常规的评价指标对模拟结果进行初步分析的基础上,以描述枯水径流特点的枯水特征值,例如连续多日最小平均流量、基流分割结果、枯水期模拟结果和流量历时曲线等为研究对象,探讨该模型模拟枯水径流的能力.4个子流域的研究结果表明,不论对于常规的评价指标,还是枯水特征值,用新安江流域水文模型来模拟枯水期的流量均能达到较高的精度,因此可采用该模型进行东江流域枯水径流的预测.     

新安江模型与衰减记忆最小二乘法耦合洪水模型的应用

利用新安江模型进行流域产流计算,采用扩散波方程推得的汇流状态方程描述流域汇流过程,由衰减记忆递推最小二乘法实现参数估计实时化,从而使新安江模型与衰减记忆递推最小二乘法耦合,实现洪水实时预报。利用耦合模型对矶头水库76场入库洪水进行模拟,模拟结果表明,耦合模型适合中小水库入库洪水实时预报,预报精度比独立使用新安江模型得到了大大的提高。     

栅格型新安江模型的参数估计及应用

根据新安江模型与一维扩散波模型理论,构建了基于栅格的新安江(Grid-Xin’anjiang)模型.该模型以DEM栅格为计算单元,将每个单元的产流量划分为地表径流、壤中流以及地下径流3种水源,最后再根据栅格间的汇流演算次序,利用扩散波汇流方法依次将各种水源演算至流域出口.模型在进行产汇流计算时,考虑了栅格之间的水量交换以及河道排水网络的影响.以流域地貌特征、土壤及植被类型等下垫面条件为基础,研究了模型参数的估计方法,并对其进行了验证.将模型用于安徽省屯溪流域的洪水模拟,取得了良好的应用效果.     

水文水力学结合的秦淮河流域洪水模拟与实时校正

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用K最近邻(KNN)法和反馈法对模拟结果进行实时校正。结果表明,采用KNN法校正后确定性系数为0.718～0.975,达到了乙等预报精度要求,可用于秦淮河流域洪水模拟预报。     

分布式实时洪水预报方案构建范式

以数字流域平台为依托,提出了一整套分布式实时洪水预报方案构建的方法.以自然流域为单位划分单元面积,通过流域解构,将流域离散成产汇流分区的集合,解决了流域下垫面的空间变异性和模型参数的空间分布;通过流域全程解析,将产汇流分区解析为水文模拟分区,完成了流域离散与水文模型的耦合;通过流域离散单元的拓扑重构,建立了水文模拟分区间的水力联系,构建了实时洪水预报方案的体系结构.将提出的方法应用于长江上游流域、珠江流域和闽江流域等多个流域的洪水实时预报方案编制中,结果表明,该方法能较好地体现出分布式流域水文模型在实时洪水预报中的实际应用,研制的软件系统实用性和通用性强,较好地满足了实际防洪决策会商的技术要求.